Смирнова мария Сергеевна Управление технологическими комплексами сборочно-монтажного производства в условиях неопределенности - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Апрелев Николай Николаевич, с. Кунаково 2 жеребца 6 маток Упряжные... 1 38.71kb.
Районное первенство дюсш по Баскетболу (3 место) 1 25.77kb.
Макаров Сергей Владиславович квазиоптимальное управление электроприводами... 1 281.73kb.
Кравченко николай Петрович 2 641.32kb.
Дисциплины «Технологические процессы автоматизированных производств» 1 88.44kb.
Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальностям 08. 1 170.25kb.
I. Принятие решений в условиях неопределенности. Вариант 15. 1 123.98kb.
Кутузова елена леонидовна аккумуляции инвестиционных ресурсов в интересах... 1 307.07kb.
206. Новосибирская область Начало знакомства Бурлак Мария Сергеевна 9 3628.02kb.
Специальности докторантуры пгу 1 22.03kb.
Имени петра могилы 2 372.7kb.
Посетите самые популярные музеи всего за 4 дня! 1 22.99kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Смирнова мария Сергеевна Управление технологическими комплексами сборочно-монтажного - страница №1/1



На правах рукописи

СМИРНОВА Мария Сергеевна

Управление технологическими комплексами сборочно-монтажного производства в условиях неопределенности
Специальность 05.13.06 – «Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами

(технические системы)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»




Научный руководитель




доктор технических наук, профессор

Семенова Елена Георгиевна





Официальные оппоненты




доктор технических наук, профессор

Бескид Павел Павлович


кандидат технических наук

Поляков Вадим Борисович












Ведущая организация




ЗАО «Котлин-Новатор»

Защита состоится « 11 » декабря 2008 г. в « 16 » часов на заседании диссертационного совета Д223.009.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций» по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 10 » ноября 2008 г.


Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Е.Г. Барщевский
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование систем управление в настоящее время характеризуется активным внедрением современных технологий в практику управления в различных сферах практической деятельности человека. Многообразие архитектурных решений и относительное удешевление обработки информации создали реальные предпосылки перехода от автоматизации отдельных задач к автоматизации множества производственных процессов.

Вместе с тем повышаются требования к качеству проектных и исследовательских разработок при создании автоматизированных систем. Концепция реинжиниринга производственных процессов и нарастающее внедрение систем с архитектурой «клиент-сервер», являющиеся ведущими тенденциями последних лет, обусловливают возрастание роли системного подхода, как при моделировании предметной области, так и при обосновании выбора архитектуры комплекса средств автоматизации. В теории и практике создания производственно-ориентированных систем обработки информации наметилась устойчивая тенденция возвращения к обсуждению методологических вопросов, позволяющая задать теоретические ориентиры, необходимые для более осознанной и конкретной инженерной деятельности.

Постоянное усложнение электронных модулей, тенденция к переходу на мелкосерийное многономенклатурное производство в условиях жестких ограничений на затраты и сроки отработки и переналадки технологических процессов приводит к тому, что управление технологическими комплексами (ТК) осуществляется, как правило, в условиях априорной недостаточности. Неопределенность в процесс управления вносят также погрешности и неполнота измерительной информации, шумы, неоднородность используемых материалов, дрейф параметров технологического оборудования.

Основное содержание алгоритма управления производственно-технологическими комплексами составляет математическая модель технологической системы (процесса). В условиях неопределенности вопрос построения достаточно адекватных математических моделей стоит особенно остро.

Методы разработки адекватных моделей технологических комплексов и процессов производства электронных модулей, а также алгоритмов управления основываются на трудах Бушминского И.П., Лопухина В.А., Даутова О.Ш., Чабдарова Ш.М., Гаскарова Д.В., Ильина В.Н., Львовича Я.Е., Фролова В.Н. Методы разработки эффективных процедур управления качеством производства электронной продукции рассматривались в трудах Варжапетяна А.Г., Семеновой Е.Г., Меткина Н.П., Илларионова О.И., Шубарева В.А., Кофанова Ю.Н.

Результаты этих исследований важны для обеспечения широкого развития автоматизации технологических комплексов производства электронных модулей.

Несмотря на широкий фронт работ в области проектирования и автоматизации управления ТК производства ЭМ, существующие системы управления технологическими процессами и комплексами в большинстве своем лишь поддерживают существующий уровень и малоэффективны в период освоения новых изделий, а также в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства.

Отсутствие методологического аппарата и средств автоматизированной обработки информации делает систему управления техническим обслуживанием ТК инертной, не позволяет перейти к эксплуатации технических средств по состоянию, влечет дополнительные затраты. Выход из этой ситуации возможен только на основе новых подходов к автоматизации системы управления, и в частности – процессов принятия решения.

Анализ научно-технической и нормативной документации показал:


  • методы решения проблем неопределенности ориентированы на серийное производство электронных модулей (ЭМ);

  • сложность моделей ТК и длительный период их адаптации к реальным условиям затрудняют использование моделей в оперативном режиме;

  • при разработке моделей управления не все виды неопределенности учитываются и могут быть формализованы традиционными аналитическими и статистическими методами;

  • разработка моделей управления в условиях неопределенности, как правило, не рассматривается в непосредственной связи с их технической реализацией.

В условиях мелкосерийного производства необходимость эффективного управления производственно-технологическими системами усиливается также и тем, что относительный ущерб от брака при кратковременных процессах оказывается больше, чем при долговременных.

Таким образом, актуальной является научная проблема повышения эффективности производства электронных модулей путем разработки методов и средств управления технологическими комплексами, соответствующих тенденциям развития производства электронных модулей и ориентированных на реальную практику их использования.

Указанная проблема усугубляется объективным развитием технологии монтажа и сборки электронных модулей.

Возникновение и развитие технологии поверхностного монтажа (ПМ) связана с тенденциями изменения компонентной базы, габаритные размеры и масса которых становятся существенно меньше, а в случае применения интегральных схем, обусловленном повышенными требованиями к функциональности, к тому же, имеют гораздо большее количество выводов. Эти габаритные и весовые изменения обусловлены повышением спроса на портативные устройства.

Благодаря установке компонентов и микросборок с планарными выводами или не имеющими выводов на поверхность печатной платы технология поверхностного монтажа позволяет (в отличии от традиционного монтажа в отверстия) достичь большей степени автоматизации, более высокой плотности монтажа, уменьшить объем, снизить стоимость и повысить технические характеристики изделий.

При системном синтезе технологических комплексов сборочно-монтажного производства (СМП) особую актуальность приобретает задача структурирования требований к их показателям функционирования с целью выбора характеристик элементов комплекса из условия минимизации его стоимости при заданном значении показателя функционирования.

Одним из основных подходов определения качества ЭМ является их многоуровневое представление с формированием соответствующих моделей и описаний. Говорить о качестве сборки электронных модулей невозможно, не рассматривая состояние компонентной базы, правила и приемы проектирования монтажно-коммутационных оснований, наличие (или отсутствие) технологического оснащения, уровень технологической дисциплины и многое другое.

Качество сборки ЭМ является, таким образом, одним из элементов достаточно сложной системы взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений и процессов, формирующих технические, эксплуатационные и иные параметры изделия, характеризующие в своей совокупности его качество.

В проблеме обеспечения качества сборки ЭМ на одно из первых мест выходит методология структурирования потребности потребителя по горизонтали и вертикали для всех уровней проблемы. Эта методология получила название «структурирование функций качества».

Таким образом, создание и эксплуатация производственно-технологических систем, ориентированных на сборку радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры, сопровождается значительными проблемами, как общего, так и специфического характера. Используемые сложные и многообразные технологии поверхностного монтажа компонентов электронной аппаратуры находятся в постоянном развитии.

Актуальность проблемы повышения эффективности сборочно-монтажного производства ЭМ подтверждается направлениями из Перечня критических технологий Российской Федерации: «Технологии механотроники и создания микросистемной техники», «Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления», «Технологии создания электронной компонентной базы»

Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности сборочно-монтажного производства электронных модулей на основе разработки методик и алгоритмов управления технологическими комплексами в условиях недостаточной и/или нечеткой информации об объектах управления и внешних воздействиях.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены следующие задачи исследования:


  • анализ состояния и перспектив развития производства электронных модулей в условиях инновационного развития отечественной экономики с учетом тенденций развития электронной компонентной базы;

  • разработка методики структурирования (распределения) требований к показателям функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства (СМП) электронных модулей;

  • разработка элементов системы поддержки принятия решений в многокритериальных задачах управления технологическими комплексами сборочно-монтажного производства на основе нечетких отношений и альтернатив;

  • анализ организационно-технических особенностей технологических комплексов сборочно-монтажного производства с учетом конструктивно-технологических особенностей электронных модулей;

  • разработка методик структурирования функций качества электронных модулей;

  • разработка математических моделей функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей в нечеткой среде на основе классификации их состояний;

  • разработка методик и алгоритмов кластерного анализа мультимножеств экспертных оценок;

  • разработка методик и алгоритмов «нечеткого» управления на примере процессов нанесения и оплавления припойных паст в технологических комплексах сборочно-монтажного производства электронных модулей.

Методы исследования. Методологическую и общетеоретическую базу исследований составляют теоретические основы технологии производства радиоаппаратуры, системология, теория принятия решений, методы теории оптимального управления, теории принятия решений, теории множеств и баз данных, теории классификации, численные методы анализа и математического моделирования, теория планирования эксперимента и имитационного моделирования.

Основные теоретические результаты подтверждены при внедрении основных выводов и положений диссертационной работы.



Основные научные положения, выносимые на защиту.

  • методика распределения требований к показателям функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей;

  • элементы системы поддержки принятия решений в многокритериальных задачах управления технологических комплексов сборочно-монтажного производства на основе нечетких отношений и альтернатив;

  • методика структурирования функций качества электронных модулей;

  • математические модели функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей в нечеткой среде на основе классификации их состояний;

  • методики и алгоритмы кластерного анализа мультимножеств экспертных оценок;

  • методики и алгоритмы «нечеткого» управления на примере процессов нанесения и оплавления припойных паст в технологических комплексах сборочно-монтажного производства электронных модулей.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:

  • на основе анализа методологии поддержки принятия решения в технологических комплексах сборочно-монтажного производства электронных модулей уточнена содержательная направленность отдельных этапов процесса поддержки принятия решения и определены потенциальные возможности использования ситуационного подхода к принятию управленческих решений;

  • предложены и разработаны методики вероятностной оценки эффективности распределения требований к показателям функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей;

  • предложена и разработана методика структурирования функций качества электронных модулей, связывающая запросы потребителя с техническими характеристиками электронных модулей, подлежащими реализации в процессе их проектирования и производства;

  • предложены и разработаны математические модели функционирования технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей в нечеткой среде на основе классификации их состояний;

  • предложены и разработаны методики и алгоритмы кластерного анализа мультимножеств экспертных оценок альтернативных вариантов технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей;

  • разработаны методики «нечеткого» управления на примере процессов нанесения и оплавления припойных паст в технологических комплексах сборочно-монтажного производства электронных модулей.

Практическая ценность. Практическая ценность полученных в диссертации результатов заключается в следующем:

  • выполнен анализ состояния и определены перспективы развития производства электронных модулей в условиях инновационного совершенствования отечественной экономики с учетом тенденций развития электронной компонентной базы;

  • предложены и разработаны алгоритмы классификации мультимножеств экспертных оценок альтернативных вариантов построения технологических комплексов сборочно-монтажного производства ЭМ;

  • предложена и разработана инженерная методика дозирования припойной пасты при автоматизированном нанесении;

  • предложена и разработана инженерная методика выбора режимов термических операций в технологии сборки электронных модулей;

  • разработана инженерная методика и алгоритм проектирования системы операционного контроля для технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей.

Результаты работы прошли экспериментальную проверку и были внедрены в ОАО «Холдинговая компания «Ленинец», ЗАО «Котлин-Новатор», ОАО «Авангард», ООО «Пантес», ООО НПФ «ТОРЭКС».

Применение разработанных методик позволило оптимизировать технологические режимы нанесения и оплавления припойной пасты в сборочно-монтажном производстве специального и гражданского применения, уменьшить объем регулировочных работ при сохранении заданной точности выходных параметров электронных модулей и повысить производительность труда на операциях их монтажа и сборки.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по специальностям «Управление качеством» и «Инноватика» в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения.

Апробация.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных школах-семинарах «Новые информационные технологии» (Москва, 2005, 2007), XXIV научно-технической конференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости сложных технических систем» (Серпухов, 2005), научно-практической конференции «Проблемы сертификации и управления качеством» (Красноярск, 2006), IX, X, XI научных сессиях ГУАП (С.Петербург, 2006, 2007, 2008), Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах» (Сочи, 2007). По материалам работы получен грант Правительства Санкт-Петербурга.



Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 8 статей, из которых 4 опубликовано в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК Минобрнауки РФ, 9 тезисов докладов; 8 работ опубликовано без соавторов.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 154 страницы, в том числе 16 таблиц и 22 рисунка. Список использованных источников включает 131 наименование.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, основные задачи, объект и предмет исследования. Показана научная новизна и практическая ценность выполненной работы. Приведены основные положения, выносимые на защиту, и примеры практического использования результатов диссертационной работы.

В первой главе уточнены проблемы развития сборочно-монтажного производства для предприятий радиоэлектронной отрасли, которые определяются тенденциями развития радиоэлектронных систем и комплексов, повышением степени их информатизации, расширением спектра решаемых задач, постоянным повышением требований к надежности и эксплуатационной стабильности аппаратуры. Выполненный анализ тенденций развития сборочно-монтажного производства электронных модулей выявил нарастающее влияние фактора неопределенности в управлении технологическими комплексами. Уточнены источники неопределенности и обосновано, что неопределенность в многокритериальных задачах управления технологическими комплексами носит как объективный, так и субъективный характер:


  • неопределенность условий вследствие помех и неполноты информации;

  • неопределенность требований, которые должны учитываться при принятии решений;

  • неопределенность самого решения, которая вводится преднамеренно путем рандомизации решения, либо фигурирует в виде априорных сведений о решении.

Повышение качества и эффективности управления технологическими комплексами сборочно-монтажного производства электронных модулей обеспечивается разработкой и использованием методик и алгоритмов управления, основанных на системном учете особенностей таких комплексов и позволяющих работать с качественной или неполно определенной информацией. Динамика параметров ТК СМП описывается очень сложными зависимостями, а учет дополнительных факторов характеризующих технологию сборки, еще в большей степени усложняет его модель.

Усложнение модели динамики ТК СМП приводит к соответствующему усложнению закона управления, к увеличению сложности его аппаратной реализации и, как следствие, к увеличению стоимости системы управления.

С учетом сложности технологических объектов, взаимосвязи качества продукции и производительности при управлении ТК сборочно-монтажного производства электронных модулей обоснована необходимость системного подхода к разработке методик и алгоритмов управления такими комплексами. Основу такого подхода составляет представление технологических процессов сборочно-монтажного производства и устройств управления единой системой, допускающей отражение, как количественных характеристик объекта управления, так и качественных оценок альтернативных вариантов организационно-технической реализации технологических комплексов.

Теоретической базой реализации системного подхода к разработке методик и алгоритмов управления ТК СМП ЭМ определен математический аппарат теории нечетких множеств, требующий дальнейшего развития и совершенствования. При управлении ТК СМП ЭМ задача выбора оптимального управления среди альтернативных вариантов в условиях неопределенности не имеет отработанной методологической основы.

При заданном значении показателя характеристики элементов комплекса выбираются из условия минимизации функции , например, стоимости или сроков модернизации производства, себестоимости объектов сборки, трудоемкости, энергозатрат и т.п. Математическая формулировка задачи имеет вид:

(1)

где – набор характеристик элемента ТК: , Ф – показатель функционирования, F – функция стоимости.

Обосновано использование упрощающих гипотез о зависимости показателей функционирования от моментов отказов элементов ТК СМП, при этом условные значения показателей функционирования определяются линейной комбинацией дисперсий ошибок их функционирования, что позволило определить общий вид приближенной зависимости показателя функционирования от характеристик надежности и точности этих элементов.

Применение гипотезы об экспоненциальной зависимости характеристик элементов ТК от его «стоимости» позволяет определить общий вид функции стоимости, а параметры функции определяются методом наименьших квадратов на основе обработки данных о прототипах.

Разработаны элементы системы поддержки принятия решений в задачах управления ТК СМП на основе нечетких отношений и альтернатив.

Для построения множества недоминируемых альтернатив R использовано нечеткое отношение строгого предпочтения Rs с функцией принадлежности:



(2)

где – функция предпочтения нечеткого отношения нестрогого предпочтения на множестве альтернатив А.

Нечеткое подмножество недоминируемых альтернатив определяется с учетом важности критериев:

(3)

Окончательно альтернатива а0 выбирается из множества четко недоминируемых альтернатив:



. (4)

Выполненный во второй главе анализ тенденций и перспектив развития электронной компонентной базы по показателям степени интеграции, количества выводов, быстродействия и миниатюризации подтвердил развитие технологий корпусирования ИС (табл. 1), совершенствование технологий и оборудования сборочно-монтажного производства и необходимость разработки методик и алгоритмов эффективного управления технологическими комплексами сборочно-монтажного производства в направлении уменьшения размеров, массы, повышения плотности монтажа, быстродействия и снижения стоимости электронных модулей.

Таблица 1

Параметры корпусов компонентов электронных модулей



Компоненты, монтируемые в отверстия

Группа

Типы корпусов в группе

Габариты корпусов, мил


Шаг выводов

мм


С одним рядом выводов SIL

TO-92TO-202, TO-220 и др.

380x190, 1120x135,420x185…

2,54

С двумя рядами выводов DIL

MDIP, CerDIP

250x381…577x2050

2,54

С радиальными выводами

TO-3, TO-5, TO-18

-

-

С осевыми выводами




-

-

Решетки — Grid

CPGA, PPGA

286x286…2180x2180 мил

0,5…2,54

Компоненты, монтируемые на поверхность

С двумя рядами выводов DIL

«SOT-23, SSOP, TSOP, SOIC»

55x120…724x315 мил

0,635…0,762

С выводами по сторонам квадратного корпуса — Quad Package

LCC, CQJB, CQFP, CerQuad, PLCC, PQFP

350х350 мил …20x20 мм

0,5…1,27

Решетки — Grid

BGA, uBGA

-

0,75 мм (uBGA)

1 mil = 0,0254 мм

Организационно-технические специфика технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей заключается в многоальтернативности вариантов реализации и требует системного учета конструктивно-технологических особенностей современной и перспективной электронной компонентной базы при различном расположении их на монтажно-сборочных основаниях.

Предложенный формализованный математический аппарат структурирования функций качества электронных модулей, как объектов сборочно-монтажного производства, сопровождается разработкой и анализом последовательности уточняющих моделей-матриц, преобразующих вербальную информацию, содержащуюся в запросах потребителя, в инженерные параметры проектирования (табл. 2).

Таблица 2



Оценка значимости в процессной матрице




Ранжированная значимость по запросу

Муль-типли-кант

Накоп-ленный вес %

Технологические параметры

Уст-вость к климатич. воздейств.

Миниа-тюри-зация

Уст-вость к механич. воздейств.

Надеж-ность

Произво-дитель-ность

Параметры нанесения пасты

10

8

7

10

8

44800

43,66

Режимы оплавления пасты

5

9

10

8

9

32400

75,23

Позиционирование трафарета и платы

4

6

9

7

7

10584

85,55

Очистка трафаретов

6

5

4

6

10

7200

92,57

Параметры пасты

7

7

3

5

5

3675

96,15

Параметры печатной платы

8

10

2

4

3

1920

98,02

Параметры отмывки модуля после пайки

9

2

6

2

6

1296

99,28

Скорость отделения трафарета

3

1

5

9

4

540

99,81

Смачиваемость контактных площадок

1

4

8

3

2

192

99,99

Расстояние между платой и трафаретом

2

3

1

1

1

6

100

Суммарное значение

102613




Использование экспертных оценок по количественным и качественным показателям при формировании плановой матрицы и матрицы структурирования характеристик ЭМ определило необходимость разработки методик и алгоритмов кластеризации таких оценок при обосновании выбора варианта реализации ТК из ряда возможных альтернатив.

В третьей главе установлено, что при проектировании систем управления ТК СМП ЭМ в условиях неопределенности основные проблемы формализации и алгоритмизации процесса управления заключаются в высокой размерности задачи, необходимости оперативной идентификации технологических объектов управления и выборе управляющих воздействий, оптимальным по заданным критериям.

Предложена методика формализации нечетких понятий на основе вероятностного подхода, повышающая надежность и достоверность результатов математического моделирования ТК СМП. При построении функций принадлежности (ФП) для описания большого числа случайных величин, значения которых ограничены определенным интервалом, использовано β-распределение.

Пусть уr и уn-s+1 — соответственно r-е наименьшие и s-e наибольшие значения из m независимых наблюдений параметра у ТК. Тогда доля х значений исходной совокупности, заключенных между уr и уn-s+1 имеет β-распределение с параметрами и , то есть

(5)

При формировании ФП нечеткой переменной обычно известен интервал ее изменения [а,b] и наиболее вероятное значение m. Для случайной величины х, имеющей β-распределение на [а,b] с модой m, полагая , перейдем к случайной величине, имеющей β -распределение на [0,1] с модой . Тогда СКО будет равно . Тогда справедливо:



(6)

Откуда определяются параметры формы .

Предложена и обоснована методика выбора управляющих воздействий на основе оперативной идентификации объекта управления, позволяющая выбирать управляющие воздействия и корректировать заданную в виде нечеткого отношения связь между входом и выходом объекта в режиме реального времени.

Эффективность управления ТК оценивается интегральным показателем



J = F1(x,y,w,u), (7)

где – совокупность входных параметров ТК, – совокупность выходных параметров ТК, – совокупность неконтролируемых внешних воздействий, – совокупность управляющих воздействий, .

Задача выбора закона управления ТК заключается в определении , приводящего при существующих значениях к оптимальному значению J. При этом состояние ТК характеризуется совокупностью контролируемых параметров х, где X – область возможных значений вектора x, а - конечная совокупность меток, индексирующих множество возможных законов управления ТК.

При выборе стратегии управления СМП ЭМ эффективным является принцип ситуационного управления, который сводится к формированию однородных классов состояний, требующих одного и того же управления.

Метод ситуационного управления ТК включает в себя 2 этапа:


  • состояния ТК в моменты времени t1,t2,...,tn, группируются оптимальным образом в классы исходных ситуаций s1,s2,...,sN. Формируется приближенное представление классификационной модели f;

  • ситуация xn+1 наблюдаемая на ТК в момент времени tn+1 или относится к классу sj (j=l,...,N) наиболее близких к ней ситуаций, для которых установлена стратегия управления с помощью отображения f, или «дает начало» образованию нового класса ситуаций sN+1, стратегия управления для которых не совпадает ни с одной из стратегий, идентифицированных на предыдущем этапе.

Определена эффективность и условия применимости экспертных оценок при анализе альтернативных вариантов ТК СМП ЭМ на основе разработанных информационных моделей, специализированного математического и программного обеспечения кластеризации оценок, задаваемых по качественным признакам.

Сформулированы рекомендации по использованию иерархических и неиерархических методов кластерного анализа альтернативных вариантов реализации ТК СМП ЭМ по качественным признакам, разработаны и апробированы алгоритмы и программа кластеризации экспертных оценок. Наиболее адекватные результаты при кластерном анализе экспертных оценок альтернативных вариантов ТК СМП ЭМ соответствуют совместному использованию линейной комбинации для слияния объектов в кластер и метрики для вычисления расстояний. Иерархический подход к анализу множеств более устойчив к начальным условиям и рекомендован к использованию даже при известном заранее количестве кластеров. В методах неиерархического анализа рекомендовано применение метрики , как более устойчивой, и проведение большего числа испытаний с различными начальными условиями для нахождения большего числа локальных экстремумов



В четвертой главе в качестве практической реализации разработанных теоретических положений предложен ряд методик, предназначенных для решения задач управления на формирующих и контрольно-регулировочных операциях сборки и монтажа ЭМ в условиях мелкосерийного производства.

В предлагаемом подходе к управлению операциями оплавления технологические режимы (температура, время обработки и т.д.), фазовые характеристики объекта и выходные параметры описаны нечеткими переменными на множествах Необходимо выбрать управление , которое переводит процесс из заданного состояния в состояние, соответствующее требуемому выходному показателю .

С учетом основных свойств нечетких множеств справедливо:

где

а – мера сходства нечетких переменных и .

Тогда ,

где ,

Сравнительный анализ результатов, полученных на основе методик с применением аналитических и статистических моделей, показал эффективность применения методик при недостаточной и нечеткой информации.

В табл. 3 приведены варианты стратегий операционного контроля: одна из них обеспечивает минимум затрат на контроль, другая (в скобках) – минимум риска при обеспечении максимального выхода годных изделий.

Таблица 3

Стратегии систем операционного контроля



подсистема СОК

I

II

состояние

























- контроль отсутствует;

- визуальный контроль;

- инструментальный контроль.

Применение методики дозирования припойных паст при автоматизированном нанесении при изготовлении электронных модулей программируемых процессоров сигналов Ц551ИМ и БС-2515 для пилотажно-навигационного комплекса «Купол-III-76» позволило уточнить и откорректировать параметры технологических операций в условиях неоднородности исходных материалов и нестабильности их свойств, что обеспечило снижение уровня производственного брака на 14%.

Предложенные элементы систем поддержки принятия решения, инженерная методика и алгоритм проектирования системы операционного контроля СМП и инженерная методика выбора режимов термических операций в технологии сборки ЭМ использованы в при организации производства ЭМ процессора Ц551И бортовой РЛС Н011М. Их применение позволило уменьшить трудоемкость изготовления электронных модулей на 12-16% , обеспечило сокращение энергозатрат на 22%.

Использование инженерной методики обоснования режимов оплавления паст, а также алгоритмов и программных средств классификации мультимножеств экспертных оценок альтернативных вариантов ТК при выполнении проекта Международного научно-технического центра № 2896 обеспечило снижение на 25-28% трудоемкости работ по проектированию и изготовлению образцов планарных слоистых структур с управляемыми характеристиками и повышение уровня выхода годных изделий на 37%.

Результаты экспериментальной проверки и внедрения методик в сборочно-монтажное производство электронных модулей подтверждает правильность и достоверность результатов, полученных в диссертации.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе поставлена и решена научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение – повышение эффективности сборочно-монтажного производства электронных модулей на основе разработки методик и алгоритмов управления технологическими комплексами в условиях недостаточной и/или нечеткой информации об объектах управления и внешних воздействиях. В работе получено теоретическое обоснование и практическая реализация методик и алгоритмов управления технологическими комплексами сборочно-монтажного производства электронных модулей в условиях неопределенности.

В процессе анализа предметной области, научных и прикладных исследований принципов организации и эксплуатации технологических комплексов сборочно-монтажного производства электронных модулей, выполненных статистических исследований и реализации экспертных методов, а также компьютерного моделирования при принятии решений получены следующие результаты:


  • выполнен анализ состояния и уточнены перспективы развития производства ЭМ в условиях инновационного совершенствования отечественной экономики с учетом тенденций развития электронной компонентной базы;

  • разработана методика структурирования (распределения) требований к показателям функционирования ТК СМП ЭМ;

  • предложены и разработаны элементы системы поддержки принятия решений в многокритериальных задачах управления ТК СМП на основе нечетких отношений и альтернатив;

  • уточнены организационно-технические особенности технологических комплексов СМП с учетом конструктивно-технологических особенностей ЭМ,

  • предложена и разработана методика структурирования функций качества электронных модулей;

  • разработаны и обоснованы математические модели функционирования технологических комплексов СМП ЭМ в нечеткой среде на основе классификации их состояний;

  • предложены и разработаны методики и алгоритмы иерархического и неиерархического кластерного анализа мультимножеств экспертных оценок;

  • разработаны и обоснованы методики и алгоритмы управления в технологических комплексах сборочно-монтажного производства электронных модулей на примере процессов нанесения и оплавления припойных паст.

Применение разработанных методик позволило оптимизировать технологические режимы нанесения и оплавления припойной пасты в сборочно-монтажном производстве ЭМ специального и гражданского применения, уменьшить объем регулировочных работ при сохранении точности выходных параметров модулей и повысить производительность труда на операциях монтажа и сборки электронных модулей.

IV. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ



Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

  1. Семенова Е.Г., Смирнова М.С. Управление сборочно-монтажным производством по формализованным моделям типовых дефектов. Вопросы радиоэлектроники. Серия Радиолокационная техника. – М., 2007. – Вып. 3 – С. 177-183.

  2. Смирнова М.С., Добросельский М.А. Пути повышения качества электромонтажных соединений. Вопросы радиоэлектроники. Серия Общетехническая. – М., 2008. – Вып. 1. – С. 125-130.

  3. Семенова Е.Г., Смирнова М.С. Система поддержки принятия решений в многокритериальных задачах управления производством инновационной продукции. Научно-технические ведомости СПбГТУ. СПб.: СПбГТУ, 2008. – С. 51-58.

  4. Смирнова М.С. Методы повышения эффективности процесса нанесения припойных паст в технологии поверхностного монтажа // Журнал Информационно-управляющие системы. – СПб, 2008. – №5. – С. 54-55.

Научные статьи

  1. Смирнова М.С. Структурирование требований в задачах многокритериальной оптимизации сложных технических систем. Автоматизация, информатизация, инновация в транспортных системах: Сб. научно-технич. статей – СПб.: СПбГУВК, 2006. Вып. 1 – С. 36-41

  2. Смирнова М.С. Оценка качества нечетких моделей / Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем: Сб. научно-технич. статей – СПб.: СПбГУВК. – 2007. – Вып. 2. С. 22-26.

  3. Жук А.В., Смирнова М.С. Организация операционного контроля на основе выборочных средних значений / Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем: Сб. научно-технических статей – СПб.: ПАРККОМ, 2007. Вып. 3. – С. 28-43

  4. Жук А.В., Смирнова М.С. Управление технологическими системами в условиях неопределенности. / Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем: Сб. научно-технических статей – СПб.: ПАРККОМ, 2007. Вып. 3. – С. 193-199.


Тезисы докладов

  1. Смирнова М.С. Описание сложных технических систем с использованием аппарата нечетких множеств. // Новые информационные технологии. Материалы Международной школы-семинара. – М.: МГИМ, 2005. – С. 60.

  2. Семенова Е.Г., Смирнова М.С., Криулькина К.А. Оценка качества функционирования сложных технических систем методом нечетких множеств. // Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем. Сборник трудов XXIV межведомственной научно-технической конференции. – Серпухов, 2005. – С. 129-131.

  3. Смирнова М.С. Повышение качества моделирования путем использования нечетко-интервального оценивания. // Проблемы сертификации и управления качеством. Материалы ежегодной региональной практической конференции. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – С. 243-245.

  4. Семенова Е.Г., Смирнова М.С. Анализ и синтез при автоматизированном проектировании. // Девятая научная сессия ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч. Ч. 1 Технические науки. – СПб.: ГУАП. 2006.– С. 321-324.

  5. Смирнова М.С. Повышение качества нанесения паяльной пасты при использовании трафаретного принтера. // Десятая научная сессия ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч. Ч. 1 Технические науки. – СПб.: ГУАП. 2007. – С. 116-118.

  6. Балашов В.М., Семенова Е.Г., Смирнова М.С., Шингарев Р.Р. Информационная поддержка проектирования, производства и эксплуатации конструкционных элементов, выполненных из полимерных материалов. // Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах. Материалы Международной научно-технической конференции. Ч.1–М.: Энергоатомиздат, 2007. – С. 24-26.

  7. Smirnova M.S. «Simulation of the process of atmospheric transportation of the air pollutants on the base of fuzzy input data» International Conference – Instrumentation in Ecology and Human Safety (IEHS): Proceedings/ SUAI, 2007. – Р. 274-277.

  8. Смирнова М.С., Курочкина В.Э. Типология нечетких моделей управления технологическими комплексами // Новые информационные технологии. Тезисы докладов 15 международной студенческой школы-семинара. М.: МИЭМ, 2007. С. 118-119.

  9. Смирнова М.С. «Структурирование функций качества электронных модулей» // Одиннадцатая научная сессия ГУАП: Сб. докл.: В 2 ч. Ч. 1 Технические науки/ ГУАП. СПб., 2008. – С. 188-190.

Печатается в авторской редакции

Подписано к печати Сдано в производство

Усл.-печ.л. Формат 60×84 1/16 Уч.-изд.л.

Тираж 60 экз. Заказ №

СПГУВК ИИЦ 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, д.2






izumzum.ru